智能养猪精准饲养及环境监测设计与实现

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1、目 录1. 引言12. 系统方案设计22.1 功能分析22.2 系统主要原器件的选择23. 系统电路设计43.1 单片机电路设计43.2 饲料称重电路设计63.3 光照检测电路设计63.4温湿度检测电路设计63.5 DS1302时钟芯片电路设计73.6 LCD1602液晶显示电路设计73.7 饲料投喂电路设计83.8 ESP8266 WIFI通信电路设计84. 系统软件设计94.1 系统主程序设计94.2 系统子流程图设计94.3 手机端程序设计115. 系统调试115.1 软件调试115.2 硬件调试125.3 实物功能展示126. 总结13参考文献14智能养猪精准饲养及环境监测设计与实现智

2、能养猪精准饲养及环境监测设计与实现内容提要：科学养猪可以提高猪肉的质量以及生产商的经济效益，因此研究一种实现科学养猪的系统是十分必要的。针对以上问题，本文研究开发了一种将单片机作为平台的智能养猪精准饲养及环境监测的系统，该系统可实现定量、定时投料，并可对猪舍的环境如温湿度及光照强度进行监测，利用WIFI网络热点与手机通信，管理人员可利用手机监控猪舍内的环境情况以及猪只的进食情况。经测试，系统运行稳定，能够完成对猪只的定时及定量投喂，并监控猪只的生长环境，实现精准饲养及环境监测。关键词：单片机 精准饲养 WIFI 环境监测1. 引言我国的养猪事业已经有上千年的历史了。根据我国的资料记载，猪是我国

3、六畜之首，因此养猪业在中国的历史中始终有一定的地位的。随意经济的发展，养猪业也在不断的发展，随着科技水平的变化，养猪方式也变得现代化。特别是我国加入了国际贸易组织WTO之后，中国的农业畜牧也都得到了高速的发展，在新的形势下受到了来自国外和国内的双重的压力，不得不重新认识自己，进一步改善我国畜牧业的养殖方法。要想保障养猪业的可持续发展，就必须要先做好养猪的环境问题，要做到在生产、资源、环境三个方面做到良性的循环过程，逐步引导养殖业向规模化、现代化、自动化的方向发展。一直以来，我国都采用了传统的养猪模式，仅仅采用只是在饮食上供应猪只，然而随着这种传统模式的延续应用，不足之处也渐渐的显露出来。例如，

4、从来不注重猪只的生长环境，现在的养猪产业有很多的地方还是使用传统的养殖方法，总结来说就是脏乱差，没有有效管理，产量也达不到预期的标准，而且投入的成本也要高很多，但是最终回报的非常的少，这就导致了很多的养猪户倒闭，市场上的猪的产量随之下降。另外以人工的方式饲养猪只，不但耗费了大量的工作时间及劳动力，也无法真正达到定时定量的喂养。随着科技的发展，人们也把科技运用到了养猪上，要想生猪能够更好更快的额生长，就要给猪创造一个良好的生存环境和生存条件，才能达到少投入高回报的经济产业，同时还要保证猪肉的质量，控制猪类的疾病。而且还可以根据不同的品种给不同的猪只设置不同的生长环境，做到定时定量喂养并实时监测猪

5、只的生长环境，这样才能做到以科学的方法智能养猪。本文介绍了一种将单片机作#的智能养猪精准饲养及环境监测系统，该系统利用了单片机技术和传感器技术，可以对猪饲料进行称重，并做到定时投料，并利用传感器对猪只的生长环境进行实时的监控。另外，系统将WIFI技术应用到了对猪只饲养的管理上，管理人员可以通过手机监测猪只的生长环境，做到了科学智能养猪。2.系统方案设计对于智能养猪精准饲养及环境监测系统的需求分析，系统需要实现对喂养猪只的饲料进行称重功能、定时投料功能、猪只生长环境检测功能及手机远程监控的功能。通过对系统功能的分析，智能养猪精准饲养及环境监测系统可分为主控芯片、用于给饲料称重的重力传感器、饲料重

6、力AD采集模块、按键模块、DS1302时钟模块、温湿度传感器模块、光照检测模块及与手机通信的模块等部分。系统总体的设计框图如图1所示。图1 系统总体框图设计2.1功能分析针对智能养猪精准饲养及环境监测系统的社会需求分析，要做到对猪只的精准饲养，就需要对猪只的生长环境、投喂时间、投喂的饲料重量等多方面进行考虑，做到对猪只生长环境和喂养情况的实时监控。智能养猪精准饲养及环境监测系统具体实现功能如下：（一）饲料称重：采用重力传感器对猪饲料的重量进行检测，利用AD采集模块将检测到的重量采集出来，实现饲料称重。（二）定时投料：通过按键设置系统时间、投料时间、投料重量，实现定时投料。（三）猪只生长环境监测

7、：采用温湿度传感器、光敏电阻前者是监测猪舍内环境的温度和湿度后者是检测猪舍内的光照强度，实现对猪舍环境的监控。（四）手机监控功能：采用无线通信模块连接手机，JAVA语言开发手机APP，将检测到的温度、光照强度以及物料重量发送到手机，管理人员通过手机即可了解到猪只当前的生长环境和喂养的情况。2.2 系统主要元器件的选型（1）主控单片机的选型方案一：STC12C5A60S2单片机是STC公司研发的一款内部有60K的FLASH内存单片机，与8051单片机的指令和管脚是一致的，单片机所使用的储存器工艺能够使它的程序能被反复的擦除和修改。在编写好程序后，还可以对程序进行加密，不能使程序随便被窃取。在市场

8、的供应来看， STC12C5A60S2单片机的供应量足，相比于普通单片机的价格也相差无几，性价比超高，非常实用。方案二：MSP430单片机是一款16位的单片机，16位的单片机在运算速度及处理速度上要快一些，单片机采用了25MHZ的晶振，与指令周期、数据宽度以及乘加运算的配合下就能完成某些算法，例如繁琐的FFT算法都可以利用单片机完成。单片机使用1.8V-3.6V的电压即可供电，这也符合了一些系统在低功耗上的要求，CPU的时间也很准确。但是MSP430单片机的弊端是开发难度较大，编程也很复杂。 综上所述：STC12C5A60S2单片机在嵌入式设计中更为实用，MSP430单片机速率虽然快，但是编程

9、复杂，会提高设计的时间成本，因此选择STC12C5A60S2单片机。（2）显示模块的选型方案一：LCD1602是可以显示16X02即32个字符的，显示的内容可以分两行显示。LCD1602是利用了液晶显示屏，驱动显示屏的方式很简单。在电路的设计上，可以通过查询LCD1602的显示手册来了解电路连接方式，根据引脚功能的不同连接单片机不同的引脚，实现显示屏的电路连接，另外显示屏在编程上也是非常简单的，因此无论是从软件还是硬件上来看，LCD1602都符合系统的显示要求。方案二：LCD12864液晶显示屏的最大特点就是可以显示汉字，还可以显示图形，数字等内容，带有中文字库的可以直接调用显示屏内的字库，使

10、用更方便，而且显示屏的分辨率很高。LCD12864液晶显示屏的行列显示点有128*64，显示的内容很全面且丰富。LCD12864同样有供开发者参考的手册说明，使用很方便，显示面积很大，但是LCD12864会大大提高硬件成本，因此无特殊文字要求不考虑此显示器件。综上所述：LCD1602液晶显示屏性能更快，还可节约成本，更适用于本系统中对于重力及人数显示的要求，因此选择LCD1602液晶显示屏。（3）重力采集芯片的对比论证方案一：ADC0832转换芯片是8位的模数转换器，在很多的场合中，利用ADC0832芯片就能满足转换需求，例如ADC0832的模拟输出电压在0-5V之间，完全符合单片机的供电要去

11、，还可以实现低功耗，在采集到数据后的转换速度也很快，ADC0832内部的双数据输出可减少模拟转换的误差，但是ADC0832也有一定的局限性，8位的AD的精度过低，易受环境干扰，而且稳定性不强。方案二：HX711模块从精度上来看是一款24位的高精度AD转换芯片，可专门用于对重力进行采集且非常精准，利用HX711可实现电子秤检测到的重力的高精度采集。HX711模块内部有2路模拟输入通道，还有集成可编程放大器，因此可轻松实现重力采集与数字量转换，转换的精度也很高。HX711功能虽然如此强大，但是成本很低，因此非常适用于本系统中对于猪饲料重量的采集。综上所述：HX711的精度更高，更适用于重力采集与转